لقد شهدت مواد أدوات القطع الحديثة أكثر من 100 عام من تاريخ التطوير من الفولاذ الكربوني للأدوات إلى الفولاذ عالي السرعة،كربيد أسمنتي, أداة سيراميكومواد الأدوات فائقة الصلابةفي النصف الثاني من القرن الثامن عشر، كانت المادة الأصلية للأدوات هي الفولاذ الكربوني، إذ كان يُستخدم آنذاك كأصلب مادة يمكن تشكيلها آليًا في أدوات القطع. ومع ذلك، نظرًا لانخفاض درجة حرارته المقاومة للحرارة (أقل من 200 درجة مئوية)، فإن الفولاذ الكربوني للأدوات يعاني من عيب فقدانه للصلابة فورًا وبشكل كامل بسبب حرارة القطع عند القطع بسرعات عالية، كما أن نطاق القطع محدود. لذلك، نتطلع إلى مواد أدوات قابلة للقطع بسرعات عالية. والمادة التي تعكس هذا التوقع هي الفولاذ عالي السرعة.
طُوّر الفولاذ عالي السرعة، المعروف أيضًا باسم الفولاذ الأمامي، من قِبل علماء أمريكيين عام ١٨٩٨. لا يقتصر الأمر على احتوائه على نسبة كربون أقل من فولاذ الأدوات الكربوني، بل على إضافة التنغستن إليه. ونظرًا لدور كربيد التنغستن الصلب، فإن صلابته لا تنخفض في درجات الحرارة العالية، ولأنه يمكن قطعه بسرعة أعلى بكثير من سرعة قطع فولاذ الأدوات الكربوني، فقد سُمّي بالفولاذ عالي السرعة. بين عامي ١٩٠٠ و١٩٢٠، ظهر الفولاذ عالي السرعة المُضاف إليه الفاناديوم والكوبالت، وزادت مقاومته للحرارة إلى ٥٠٠-٦٠٠ درجة مئوية. تصل سرعة قطع الفولاذ إلى ٣٠-٤٠ مترًا في الدقيقة، أي ما يعادل ستة أضعاف تقريبًا. ومنذ ذلك الحين، ومع تسلسل عناصره المكونة، تم تشكيل فولاذ عالي السرعة من التنغستن والموليبدينوم. ولا يزال يُستخدم على نطاق واسع حتى الآن. وقد أدى ظهور الفولاذ عالي السرعة إلى...
ثورة في معالجة القطع، مما أدى إلى تحسين إنتاجية قطع المعادن بشكل كبير، وتطلب تغييرًا كاملاً في هيكل أداة الآلة للتكيف مع متطلبات أداء القطع لهذه المادة الجديدة. أدى ظهور أدوات الآلة الجديدة وتطويرها، بدوره، إلى تطوير مواد أدوات أفضل، وتحفيز وتطوير الأدوات. في ظل ظروف تكنولوجيا التصنيع الجديدة، تواجه أدوات الفولاذ عالي السرعة أيضًا مشكلة الحد من متانتها بسبب حرارة القطع عند القطع بسرعات عالية. عندما تصل سرعة القطع إلى 700 درجة مئوية، يصبح الفولاذ عالي السرعة
الطرف غير حاد تمامًا، وعند سرعة قطع أعلى من هذه القيمة، يستحيل القطع تمامًا. ونتيجةً لذلك، ظهرت مواد أدوات كربيدية تحافظ على صلابة كافية في درجات حرارة قطع أعلى من المذكورة أعلاه، ويمكن قطعها عند درجات حرارة قطع أعلى.
يمكن قطع المواد اللينة بمواد صلبة، ولقطع المواد الصلبة، من الضروري استخدام مواد أكثر صلابة منها. يُعد الماس أصلب مادة على وجه الأرض حاليًا. على الرغم من اكتشاف الماس الطبيعي في الطبيعة منذ زمن طويل، واستخدامه كأدوات قطع، إلا أن الماس الصناعي قد صُنع بنجاح منذ أوائل خمسينيات القرن العشرين، إلا أن الاستخدام الفعلي للماس في صناعة...مواد أدوات القطع الصناعيةلا يزال هذا الأمر من العقود الأخيرة.
من ناحية أخرى، ومع تطور تكنولوجيا الفضاء الحديثة وتكنولوجيا الطيران، أصبح استخدام المواد الهندسية الحديثة أكثر وأكثر وفرة، على الرغم من أن الفولاذ عالي السرعة المحسن، وكربيد الأسمنت،مواد أدوات سيراميكية جديدةفي قطع قطع العمل المعالجة التقليدية، تضاعفت سرعة القطع وإنتاجية القطع أو حتى زادت عشرات المرات، ولكن عند استخدامها لمعالجة المواد المذكورة أعلاه، لا تزال متانة الأداة وكفاءة القطع منخفضة للغاية، ومن الصعب ضمان جودة القطع، وفي بعض الأحيان غير قادر على المعالجة، والحاجة إلى استخدام مواد أداة أكثر حدة ومقاومة للتآكل.
ومن ناحية أخرى، مع التطور السريع للتكنولوجيا الحديثةتصنيع الآلاتمع تزايد استخدام أدوات الآلات الأوتوماتيكية، ومراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC)، وورش التصنيع الآلية، ولتعزيز دقة المعالجة، وتقليل وقت تغيير الأدوات، وتحسين كفاءتها، ازدادت الحاجة إلى مواد أدوات أكثر متانة وثباتًا. في هذه الحالة، تطورت أدوات الماس بسرعة، وفي الوقت نفسه، تطورت...مواد أداة الماسوقد تم الترويج لها بشكل كبير أيضًا.
مواد أداة الماستتميز بسلسلة من الخصائص الممتازة، مع دقة معالجة عالية، وسرعة قطع عالية، وعمر خدمة طويل. على سبيل المثال، يضمن استخدام أدوات كومباكس (صفائح الماس المركبة متعددة البلورات) معالجة عشرات الآلاف من أجزاء حلقات المكبس المصنوعة من سبائك الألومنيوم والسيليكون، مع الحفاظ على أطراف أدواتها دون تغيير يُذكر؛ ويمكن لقواطع الطحن كبيرة القطر من كومباكس، عند تشغيلها على عوارض الطائرات المصنوعة من الألومنيوم، الوصول إلى سرعات قطع تصل إلى 3660 مترًا في الدقيقة؛ وهي لا تُضاهى أدوات الكربيد.
ليس هذا فحسب، بل إن استخداممواد أداة الماسيمكن أيضًا توسيع مجال المعالجة وتغيير تقنية المعالجة التقليدية. في الماضي، كانت معالجة المرآة تعتمد فقط على عمليات الطحن والتلميع، أما الآن، فلا يقتصر الأمر على أدوات الماس أحادي البلورة الطبيعية فحسب، بل يمكن أيضًا في بعض الحالات استخدام أدوات PDC فائقة الصلابة المركبة لقطع دقيق فائق الدقة، لتحقيق الخراطة بدلاً من الطحن. مع تطبيقأدوات فائقة الصلابةظهرت مفاهيم جديدة في مجال التشغيل الآلي، مثل استخدام أدوات PDC، حيث لم تعد سرعة الدوران القصوى للأداة بل أصبحت أداة الآلة، وعندما تتجاوز سرعة الدوران سرعة معينة، لا تسخن قطعة العمل والأداة. إن آثار هذه المفاهيم الرائدة عميقة، وتوفر آفاقًا واعدة لصناعة التشغيل الآلي الحديثة.
وقت النشر: 2 نوفمبر 2022
